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如何從理論上分析pid參數的物理意義

1、比例部分:PID是比例、積分、微分的簡稱,PID控制的難點不是編程,而是控制器的參數整定。

增大比例系數使系統反應靈敏,調節速度加快,並且可以減小穩態誤差。但是比例系數過大會使超調量增大,振蕩次數增加,調節時間加長,動態性能變壞,比例系數太大甚至會使閉環系統不穩定。單純的比例控制很難保證調節得恰到好處,完全消除誤差。

2、積分部分;積分控制相當於根據當時的誤差值,周期性地微調電位器的角度,每次調節的角度增量值與當時的誤差值成正比。溫度低於設定值時誤差為正,積分項增大,使加熱電流逐漸增大,反之積分項減小。因此只要誤差不為零,控制器的輸出就會因為積分作用而不斷變化。

積分調節的“大方向”是正確的,積分項有減小誤差的作用。壹直要到系統處於穩定狀態,這時誤差恒為零,比例部分和微分部分均為零,積分部分才不再變化,並且剛好等於穩態時需要的控制器的輸出值,因此積分部分的作用是消除穩態誤差,提高控制精度,積分作用壹般是必須的。

3、微分部分;閉環控制系統的振蕩甚至不穩定的根本原因在於有較大的滯後因素。因為微分項能預測誤差變化的趨勢,這種“超前”的作用可以抵消滯後因素的影響。適當的微分控制作用可以使超調量減小,增加系統的穩定性。

對於有較大的滯後特性的被控對象,如果PI控制的效果不理想,可以考慮增加微分控制,以改善系統在調節過程中的動態特性。如果將微分時間設置為0,微分部分將不起作用。微分控制的缺點是對幹擾噪聲敏感,使系統抑制幹擾的能力降低。為此可在微分部分增加慣性濾波環節。

4、PID參數的調整方法:在整定PID控制器參數時,可以根據控制器的參數與系統動態性能和穩態性能之間的定性關系,用實驗的方法來調節控制器的參數。有經驗的調試人員壹般可以較快地得到較為滿意的調試結果。在調試中最重要的問題是在系統性能不能令人滿意時,知道應該調節哪壹個參數,該參數應該增大還是減小。

擴展資料:

PID算法種類:

1、PID增量式算法

在增量式算法中,比例項與積分項的符號有以下關系:如果被控量繼續偏離給定值,則這兩項符號相同,而當被控量向給定值方向變化時,則這兩項的符號相反。

由於這壹性質,當被控量接近給定值的時候,反號的比例作用阻礙了積分作用,因而避免了積分超調以及隨之帶來的振蕩,這顯然是有利於控制的。但如果被控量遠未接近給定值,僅剛開始向給定值變化時,由於比例和積分反向,將會減慢控制過程。

2、PID位置算法

在基本PID控制中,當有較大幅度的擾動或大幅度改變給定值時,由於此時有較大的偏差,以及系統有慣性和滯後,故在積分項的作用下,往往會產生較大的超調量和長時間的波動。特別是對於溫度、成份等變化緩慢的過程,這壹現象將更嚴重。為此可以采用積分分離措施,即偏差較大時,取消積分作用;當偏差較小時才將積分作用投入。

3、有效偏差法

當根據PID位置算法算出的控制量超出限制範圍時,控制量實際上只能取邊際值U=Umax,或U=Umin,有效偏差法是將相應的這壹控制量的偏差值作為有效偏差值計入積分累計而不是將實際的偏差計入積分累計。因為按實際偏差計算出的控制量並沒有執行。

百度百科-PID算法

百度百科-PID控制

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